《微机接口技术》教学思考
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作者: 李 坤
摘要: 本文作者紧抓《微机接口技术》课程特点,突破传统教学模式,在教学手段和实践教学等方面提出大胆的创新措施,激发了学生的学习兴趣,提高了对接口技术的动手实践能力,更加深了对知识内容的理解和培养了学生的科学思维和研究方法,取得了较好的教学效果。
关键词: 《微机接口技术》 教学改革 创新教学
《微机接口技术》是一门计算机应用专业(控制方向)的必修课,是《汇编语言》、《计算机组成原理》课程的后继专业课程,也是一门实践性和应用性非常强的重要课程。由于教材陈旧、理论和实验脱节、验证式的实验等种种原因,学生普遍反映该课程概念抽象、感性认识差、难学难懂。因此,积极进行教学改革,有效提高教学质量是当前该课程的重要任务。笔者根据长期的教学经验,结合了学生反馈的信息,在教学改革和创新教学等方面作一些探索。
一、提高学生对该课程的重视程度
近年来,由于就业形势不太乐观,很多学生,尤其是高职学生非常关注专业技能的提高,以加强进入社会的竞争力。目前国内计算机硬件人才严重缺乏,很多学生“重软件,怕硬件”,说明了硬件课程是难点,也表明硬件方面的就业竞争没有软件行业那么激烈。《接口技术》课程是计算机硬件应用的一个主要方向,在各类数码产品、工业控制、智能家电等领域有着极其广泛的应用,未来市场非常需要此类人才,这也是该门课程最重要的实际意义。
教师通过对课程的介绍,能让学生充分认识到该门课程的特点和在本学科中的地位,增强学习的动力和兴趣。在教学过程中教师可安排学生进行校外参观,这样能使学生了解当前微机在工业生产控制中的作用,又能增加学生的好奇心。教师还可结合参观讲述微机技术在目前社会的需求就业的前景等。在教学的过程中教师要不时地关注、培养学生学习《微机原理与接口技术》课程的兴趣,这是学好该课程的关键。
《微机接口技术》主要讲述微机原理,汇编语言,典型的接口芯片三部分内容。第一部分内容的学习有利于学生对微机工作原理有深入的了解,直接应用在嵌入式计算机、自动控制等方面;第二部分介绍的汇编语言程序设计是我们和计算机沟通最直接的方式,如果学生想从事计算机科学方面的工作的话,汇编语言的基础是必不可缺的,它能够很好地扬长避短,最大限度地发挥硬件的性能;第三部分学习了中断控制器、并口串口、定时器、数模模数转换芯片、键盘显示器等工作原理、工作方式。教师只有让学生认识到本课程的学习确实能对就业和未来发展有用,才能激起学生学习的兴趣和动力,提高其主动学习的热情。
二、运用现代教学手段,改进教学方法,优化教学内容
1.选择合适的参考教材。
教材是决定教学质量的重要因素之一。目前,《微机接口技术》课程的教材很多,多数存在重基本原理、轻应用实例的问题,或者应用的过时器件多,有实用价值的内容少,不能与时俱进。在教学过程中教师可以加入一些当今Pentium PC机广泛使用的并行接口标准IEEE 1394、通用串行接口标准USB、图形显示总线标准AGP、高速硬盘标准Ultra 100MB等知识内容,以及一些当前工业自动化实例来充实教材内容,拓宽知识面,为学生就业打下基础。教师可使用多本教材,互为参考,必要时可以对教材内容进行重新整合,使其各知识点由浅入深、由易到难、紧密结合、顺理成章。
2.针对学生心理,循序渐进,合理安排教学内容及进度。
《微机接口技术》这门课程分章节讲述了构成微机的工作原理和一些典型的接口芯片。微机是一个有机的整体,教师要讲清楚任何一个部件的工作原理都不可能只单独将这一部件拿出来讲,必然涉及其它新部件,这就造成了学生学习知识的难度。另外,各种类型的接口芯片的引脚数目较多,每个引脚信号的含义、功能与正常电压或者信号各有差异,有些芯片的工作方式达6种之多,每种之间的差异很难区分。还有就是汇编程序的编写,涉及指令系统的使用语法、程序结构设计等问题,可能因为很多小瑕疵导致程序无法正常运行。上面几个主要的难点可能给刚接触该课程的学生带来较大的压力,使学生容易产生放弃的思想。因此教师在学期开始一定要注意循序渐进,对知识点可以穿插传授,适当的时候进行知识铺垫和知识点的复习,恰当地改变知识点的学习顺序;对一些繁杂的内容可以使用比较、区别等方法。教师要不断鼓励学生:学习中存在问题是很正常的,随着进一步的学习问题自然会得到解决。
3.精心设计安排每堂课,使知识更容易被学生接受。
课堂教学是使学生获得知识最有效、最快捷的方式。精心的构思,合理的安排、有效的教学组织可以极大地提高课堂效率。例如关于8086CPU的学习,正常的教学顺序是:先讲CPU内部寄存器,后讲存储器分段。但讲CPU内部寄存器时肯定会涉及存储器分段的知识点,这样一来知识点前后交叉多,学生会听不清楚。如果换一种教学顺序:先介绍存储器分段,讲清楚四种段、段地址和偏移地址,以及物理地址的形成,再介绍CPU内部寄存器,4个段寄存器分别存放4个段的段地址,地址指针寄存器和指令指针寄存器用来存放偏移地址。这样会更符合学生接受知识的规律,用时少且效果更好。
另外,教师可使用图表的方法提高教学效率。《微机接口技术》中关于典型接口芯片介绍了8259A、8255A、8253、DAC0832、ADC0809、8250,8086CPU、PCI总线等内容。每种芯片内又包含了多种工作方式和几十条引脚。所以该课程涉及内容多、细、散、前后内容交错且涉及的知识面广,学生初次接触时往往觉得难学,特别是随着所学内容的增多,学生感觉所接收到的知识比较散,没有系统性,更谈不上好好理解并加以运用了。因此教师可以在教学中使用图表法对课程内容进行科学的归纳组织,即将相关的内容组合到同一个模块中,然后抓住课程内容的主动脉用连线将模块之间的联系标识出来并加以说明,从而将那些分散、零碎的知识点一一串起来。此外,教师可建立一张二维表格,将有关的芯片(或者工作方式)写入其列,比较的项目(方式X)写入其行,这样就可以使学生清晰地对它们的共同点和不同点有一个直观的认识。
4.采用多媒体教学手段,更高效地完成课堂教学任务。
对于一些重、难点,比如CPU指令的执行过程、芯片实例的运行过程,教师如果只是使用板书和语言讲述的话,教学效果会很不理想。这时,教师可以使用现代化的教学手段,比如多媒体课件、仿真软件、二维或者三维动画等形式来进行知识的传递。这些图文并茂的讲课方式,对学生有很大的吸引力,使得教学内容形象生动,富有感染力,知识不再抽象,消除了学生的畏难情绪,使学生化被动学习为主动求知,更容易理解吸收相关知识。比如存储器分段的知识点,教师采用多媒体动画的形式将存储器分段进行演示,能够直观形象地让学生看出段与段之间的重叠关系:某个存储单元既属于A段又属于B段,从而得出这一存储单元逻辑地址不唯一。这样可以使学生既记住结论,又很好地理解结论推导的整个过程。
在教学过程中,教师可以组织立体教学模式。这样既能制作微机接口技术的电子教案,又能使用仿真实验软件,利用多种辅助教学手段完成课堂教学。电子教案可以加大课堂教学的信息量,仿真软件可以直观地将各部件内部每一步的信息流动过程以逼真生动形象的方式展示在学生面前,使学生具有身临其境的感觉。比如:在讲授CPU的指令执行过程(包含控制器的微操作步骤)时,教师可以使用仿真工具做一个动态的执行过程,这样可以使学生明确执行过程中相关硬件的工作和配合情况。
三、注重能力培养和动手能力,合理组织实践教学
高职教育的培养目标是重点培养面向基层的中高级工程技术人才,所以加强实践教学具有重要意义。因为本课程的实践性和应用性非常强,所以教师只有通过实践教学才能真正地达到教学目标。
1.各类接口芯片在实验中应该集合起来学习。
比如:接口芯片8255是并行传输接口芯片,三个端口的每个引脚都可以独立地产生一个有用信号;芯片8253是定时器/计数器,可定时产生一个信号,而这个信号和8255A的PB口协作可以作为扬声器的控制信号。所以学生应该先熟悉8255的性能,再熟悉8253的性能,最后将两者结合在一起进行实验。这样学生才能真正掌握计算机扬声器的工作原理。
2.结合实例促进学习。
这门课程的应用案例很多,比如:火车站、大屏幕显示系统、红绿灯控制、工业控制、智能仪器仪表、超市收银机、公共汽车报站系统、计时器、记分器、电子考勤机、门铃报警电话、步进电机控制系统、交通收费系统、家电领域的智能控制芯片等。教师可以选择一个实用且不太复杂的产品作为事例,给学生由浅入深地讲解。另外,图书市场中也有很多这样的案例教学书籍供选择。
3.避免验证式的实验。
在传统的实验课中,学生只需输入现成的程序,连接较少的导线,结果实验虽然做了,学生却没有多少收获。教师可以根据实验情况,设计实验思考题,使学生需通过仔细思考,并对实验程序和连接线作出一定的修改后才能得到实验结果。学校也可以组织学生参加各种接口技术的竞赛,使学生通过竞赛的培训和比试,能更深入理解课本知识,锻炼其动手能力。
4.学校可以开放实验室,增加学生的实践机会。
在保证正常教学的前提下,实验室可以考虑在课余时间实行开放式管理。这样,学习兴趣较浓的学生就可以利用课余时间在实验室反复实践,加深对课堂内容的理解,或者进行一些创新课题的实验。这既能提高实验装置的利用率,又能满足学生的实践需求。
《微机接口技术》课程的教学改革是一个长期的不断探索、不断完善的过程,我们应该在师资队伍建设尤其是“双师型”教师的培养,建立并完善丰富网络教学资源,建设各具特色的实验室和学生实习基地上加大力度。教师应合理安排理论教学内容,灵活组织教学模式,增加创新实验环节,以增强学生的学习兴趣,进而提高教学质量。
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[5]姜建山.微机接口技术课程教学改革研究[Z].电化教育研究,2006-1-5.
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